JP2003217977A - Electrolytic capacitor - Google Patents

Electrolytic capacitor

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JP2003217977A
JP2003217977A JP2002381963A JP2002381963A JP2003217977A JP 2003217977 A JP2003217977 A JP 2003217977A JP 2002381963 A JP2002381963 A JP 2002381963A JP 2002381963 A JP2002381963 A JP 2002381963A JP 2003217977 A JP2003217977 A JP 2003217977A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolytic capacitor of low impedance which has superior low-temperature characteristics and lifetime characteristics. <P>SOLUTION: The electrolytic solution of the electrolytic capacitor contains an electrolyte, water, and an electrolytic solvent containing organic solvent, with the water concentration in the electrolytic solvent being 20 wt.% to less than 35.3 wt.%. The organic solvent can contain at least one kind selected from among protonated solvent and non-protonated solvent. At least one kind selected out of carboxylic acid or its salt and inorganic acid or its salt can be contained as the electrolyte in the electrolytic solution. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、低インピーダンス
でかつ低温特性に優れ、寿命特性が良好な電解コンデン
サに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrolytic capacitor having low impedance, excellent low temperature characteristics, and good life characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に電解コンデンサは、高純度アルミ
ニウム箔をエッチングして表面積を増大し、その表面を
陽極酸化して誘電体化せしめた陽極箔と、この陽極箔と
対向するエッチングされた陰極箔との間にセパレータ
(電解紙、隔離紙など)を介在させて巻き取った構造の
素子に電解液を含浸させ、ケースに封入したものであ
る。
2. Description of the Related Art Generally, an electrolytic capacitor is formed by etching a high-purity aluminum foil to increase its surface area, and then anodizing the surface to make it a dielectric, and an etched cathode foil facing the anode foil. An element having a structure in which a separator (electrolytic paper, separator paper, or the like) is wound between and is impregnated with an electrolytic solution, and is enclosed in a case.

【0003】これら従来のアルミ電解コンデンサは電解
紙中に電解液を含浸させているため、コンデンサのイン
ピーダンス特性が高くなる傾向にある。そのインピーダ
ンス特性の改善を図るため電解液自体の抵抗を下げた
り、電解紙を薄く、あるいは密度を低くする手段などが
検討されてきた。
Since these conventional aluminum electrolytic capacitors have electrolytic paper impregnated with an electrolytic solution, the impedance characteristics of the capacitors tend to be high. In order to improve the impedance characteristic, measures such as lowering the resistance of the electrolytic solution itself, thinning the electrolytic paper, or lowering the density have been studied.

【0004】しかしながら、電解液の抵抗値を下げる
と、アルミ箔と電解液との反応性が増大し寿命特性が劣
化する原因となり、一方、セパレータ(電解紙)を単に
薄くしたり密度を低くすると引張強度が低下し、形状保
持性が低下して、コンデンサ巻取り時など製造過程での
破損、生産性の低下などの不具合を生ずる。またその結
果、ショート不良率が増大するなどの問題を生じる。
However, when the resistance value of the electrolytic solution is lowered, the reactivity between the aluminum foil and the electrolytic solution is increased and the life characteristics are deteriorated. On the other hand, when the separator (electrolytic paper) is simply thinned or the density is lowered. The tensile strength is lowered, the shape retention is lowered, and problems such as damage in the manufacturing process such as winding of the capacitor and a decrease in productivity occur. Further, as a result, problems such as an increase in short circuit defect rate occur.

【0005】また、木材クラフトパルプ、針葉樹木材パ
ルプ, マニラ麻パルプなどのセルロース繊維を利用し
て、繊維同士の水素結合や繊維フィブリルの絡み合いを
利用して、引っ張り強度を改善し、形状保持性を改善
し、結果として、セパレータ(電解紙)の薄膜化を図る
ことも試みられているが、その場合でも、インピーダン
ス特性に対してより厳しくなる要求性能を満たすよう更
に改善するために、セパレータの密度を低くし、厚さを
より薄くすると先と同様の問題が生じるので限界があ
る。
Further, by using cellulose fibers such as wood kraft pulp, coniferous wood pulp and Manila hemp pulp, hydrogen bond between fibers and entanglement of fiber fibrils are used to improve tensile strength and shape retention. However, as a result, attempts have been made to reduce the thickness of the separator (electrolytic paper), but even in that case, in order to further improve the performance to meet the more stringent requirements for impedance characteristics, the density of the separator should be reduced. If the thickness is made lower and the thickness is made thinner, the same problem as described above will occur, so there is a limit.

【0006】原料中に、ポリエチレン繊維、ポリプロピ
レン繊維、ナイロン繊維等の熱可塑性繊維を混ぜて抄紙
した後、熱可塑性繊維を融着させ引張強度を増大させる
手段が知られており、更に、天然植物繊維の他にビスコ
ースレーヨン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリイミド繊
維、アラミド繊維等の人造あるいは合成繊維、ガラス繊
維、アルミナシリカ繊維等の無機繊維など強度のある繊
維を配合して、強度を確保しながら、低密度で、薄く、
かつ、空隙率の高いセパレータ(電解紙)を得ることが
試みられているが、例えば、熱可塑性繊維を用いた場合
には、高温度条件下でフィルム状となり、空隙を埋めて
しまうことも起こり、また、例えば合成繊維の反応・製
造過程で生じた塩素は、合成繊維に混ざって残存し、特
に電極にAlを用いる場合、腐食を促進させ新たな問題
を生じ、また、加工工程上複雑さをもたらせるなどの欠
点が有る。更に、均質で安定なセパレータ(電解紙)を
得ることができず、上記公知の手段によってもイオンの
動きを活性化するのに十分な空隙の増大を得ることが困
難であるなどの技術的問題があり、更に原料コストが高
いなどの欠点もある。
[0006] A method is known in which thermoplastic fibers such as polyethylene fibers, polypropylene fibers and nylon fibers are mixed in the raw material to make paper, and then the thermoplastic fibers are fused to increase the tensile strength. In addition to the fibers, artificial fibers such as viscose rayon fibers, polypropylene fibers, polyimide fibers, and aramid fibers, synthetic fibers, glass fibers, and inorganic fibers such as alumina-silica fibers are mixed with strong fibers to secure the strength. Low density, thin,
And, it has been attempted to obtain a separator (electrolytic paper) having a high porosity, but, for example, when a thermoplastic fiber is used, it becomes a film under high temperature conditions, and it may happen that the voids are filled. Also, for example, chlorine generated in the reaction / production process of synthetic fibers remains mixed with synthetic fibers, and especially when Al is used for the electrode, it promotes corrosion and causes new problems, and it also complicates the processing process. There are drawbacks such as that Furthermore, it is not possible to obtain a homogeneous and stable separator (electrolytic paper), and it is difficult to obtain a sufficient increase in voids for activating the movement of ions even by the above-mentioned known means, which is a technical problem. However, there are drawbacks such as high raw material cost.

【0007】また、紙の一般的な引張強度の増大手段で
ある製造工程中の原料懸濁液に澱粉、植物性ガム、半合
成高分子及び合成高分子等を添加し、繊維表層に定着さ
せ繊維相互の結合強度を増大させる公知の手段によって
も、より厳しい低ESR(等価直列抵抗)、即ち低イン
ピーダンスへの要求を満たすことはできない。
Further, starch, vegetable gum, semi-synthetic polymer, synthetic polymer and the like are added to the raw material suspension during the manufacturing process, which is a general means for increasing the tensile strength of paper, and the mixture is fixed on the fiber surface layer. Even the known means for increasing the bond strength between fibers cannot meet the more stringent requirement of low ESR (equivalent series resistance), that is, low impedance.

【0008】また、上記のごときセパレータ(電解紙)
自体の改善の一方、このような電解コンデンサにおいて
は、電解液の特性が電解コンデンサの性能を決定する大
きな要因をなす。
The separator (electrolytic paper) as described above
While improving itself, in such an electrolytic capacitor, the characteristics of the electrolytic solution play a major factor in determining the performance of the electrolytic capacitor.

【0009】特に近年の電解コンデンサの小型化に伴
い、陽極箔あるいは陰極箔は、エッチング倍率の高いも
のが使用されるようになり、コンデンサ本体の抵抗率が
大きくなっていることから、これに用いる電解液として
は、抵抗率(比抵抗)の小さな高電導度のものが常に要
求される。
In particular, with the recent miniaturization of electrolytic capacitors, as the anode foil or the cathode foil, one having a high etching rate has been used, and the resistivity of the capacitor body is increasing. As the electrolytic solution, one having a high electrical conductivity with a small resistivity (specific resistance) is always required.

【0010】ところで従来の電解液には、エチレングリ
コールを主溶媒として、これに水(1重量%〜30重量
%)を加え、さらに電解質としてアジピン酸、安息香酸
等のカルボン酸のアンモニウム塩を溶解したものがあ
る。
In the conventional electrolytic solution, ethylene glycol is used as a main solvent, water (1% by weight to 30% by weight) is added thereto, and an ammonium salt of a carboxylic acid such as adipic acid or benzoic acid is further dissolved as an electrolyte. There is something I did.

【0011】この電解質としてカルボン酸アンモニウム
を用いたものは、従来のホウ酸を電解質として用いるも
のに比べれば比抵抗が300〜400Ωcmと格段に低い
ものとなる。
The one using ammonium carboxylate as the electrolyte has a remarkably low specific resistance of 300 to 400 Ωcm as compared with the one using conventional boric acid as the electrolyte.

【0012】しかしながらこのカルボン酸アンモニウム
を用いるものにあって、様々な工夫をしても、その比抵
抗は80Ωcm程度まで低下させるのが限度であった。
However, in the case of using this ammonium carboxylate, the specific resistance was limited to about 80 Ωcm even if various measures were taken.

【0013】すなわち、電解液の比抵抗は、溶質を多く
し、かつエチレングリコール等の他の溶媒に対して水の
添加量を増すことで低下させることは可能であるが、水
の濃度が30重量%以上になると高温下で電解液が電極
箔と反応してガスを発生させ、電解コンデンサの内圧を
上昇させるため、水の濃度を30重量%以上にすること
は実現できなかった。
That is, the specific resistance of the electrolytic solution can be reduced by increasing the amount of solute and increasing the amount of water added to another solvent such as ethylene glycol, but the concentration of water is 30%. When the content is more than 10% by weight, the electrolytic solution reacts with the electrode foil at a high temperature to generate a gas and raises the internal pressure of the electrolytic capacitor.

【0014】一方、コンピューター、オーディオなどの
各種電子・電気製品、各種車などに実装されて使用され
るコンデンサに求められる要求性能もより一層厳しくな
っている。低温域での低インピーダンスの特性維持が必
要不可欠であり、常温(20℃)時に対する低温(−4
0℃)時の|Z|比(インピーダンス比)で代表される
低温特性値が強く求められる。更に溶剤成分として多量
の水を併用する場合、特に凍結などの問題を生ずる。
On the other hand, the required performances required for capacitors used by being mounted in various electronic / electrical products such as computers and audios, various vehicles, etc. are becoming more severe. It is essential to maintain low impedance characteristics in the low temperature range, and the low temperature (-4 ℃)
The low temperature characteristic value represented by the | Z | ratio (impedance ratio) at 0 ° C. is strongly required. Further, when a large amount of water is used together as a solvent component, problems such as freezing occur.

【0015】以上のとおり、従来においては、水を最大
限30重量%程度添加することで比抵抗を80Ωcm程度
にまでは低下できたが、それ以上の比抵抗の低下は望む
べくもなく、しかも105℃から−40℃までの広範な
温度範囲での使用は困難であった。
As described above, conventionally, the specific resistance could be reduced to about 80 Ωcm by adding water at a maximum of about 30% by weight, but further reduction of the specific resistance cannot be expected, and It was difficult to use in a wide temperature range from 105 ° C to -40 ° C.

【0016】本件に係る発明に関する先行技術として下
記のものが挙げられるが、いずれも、本件発明の基本的
技術思想が記載も示唆もされていない。以下、特許文献
1〜4について概説する(特許文献番号は後記参照)。
The following are mentioned as prior arts related to the invention of the present application, but none of them describes or suggests the basic technical idea of the present invention. Hereinafter, Patent Documents 1 to 4 will be outlined (see Patent Document numbers below).

【0017】特許文献1には、「難溶解性のポリビニル
アルコール系繊維を主体繊維とし、易溶解性のポリビニ
ルアルコール系繊維をバインダーとして結着させた紙あ
るいは不織布からなる電解コンデンサー用セパレーター
であって、該主体繊維はその単繊維繊度が1デニール以
下であって、該主体繊維の少なくとも10重量%が、繊
維横断面での形状が3〜6個の凸部を有する断面異形の
難溶解性ポリビニルアルコール系繊維であり、該セパレ
ーターの密度が0.25g/cm3以下であることを特徴
とする電解コンデンサー用セパレーター」が記載されて
いる。また、上記構成及びその機能について、「本発明
のポイントは、セパレーターを構成する主体繊維とし
て、代表的には横断面形状がY形形状といった、断面異
形のPVA系繊維を用い、かつバインダーもPVA系繊
維を用いたことであり、これによって、その目付量を大
幅に減らしていっても、異形断面繊維による繊維同志の
からみ効果と、同質バインダーによる接着効果とが両者
相増って効いているのか、詳細は不明であるが、実用紙
力を維持した上で、極めて低密度のセパレーターを得た
こと、すなわち、これまでにないインピーダンス低減化
効果の優れた電解コンデンサー用セパレーターを実現さ
せたものである」と記載され、さらに、「本明細書にお
いて難溶解性とは、該紙の製造工程中並びにコンデンサ
ー中で電解液を含浸した状態で溶解せず、紙としての形
態を維持できればよい、といった意味での難溶度を意味
する」こと、「また易溶解性のバインダー繊維は、上記
製造工程でアセタール化処理を行なわずに得られるもの
で、要は、紙の製造工程中適度の昇温状態で水に溶解状
態となり、主体繊維を接着できるものであればよく、こ
の様な物性は前記延伸、熱処理工程での処理条件を調整
することによって得られる。具体的には、水中溶解温度
が50〜90℃の繊維とすればよい」ことが記載され、
実施例1として、主体繊維A80重量部と、バインダー
繊維C20重量部とを、水中によく分散せしめ、円網式
抄紙機で湿式抄紙し、この湿紙を次に加熱ドラムに導
き、バインダー繊維Cを溶解して主体繊維A間を接着
し、本発明のセパレーターを構成させたことが記載され
ている。即ち、特許文献1に記載されたセパレータは、
基本的には難溶性異形断面繊維を含む主体繊維及び易溶
解性のバインダー繊維(PVA繊維)とからなり、その
易溶解性のバインダー繊維は抄造過程で50〜90℃の
昇温状態の水に溶解状態となり、主体繊維を接着させる
機能を果たすものである。しかしながら、上記説明のと
おり、PVA繊維は製造過程の延伸、熱処理等の様々な
条件によって得られる水に対する溶解性等の特性が様々
変化するものであり、そこで易溶性とされるPVA繊維
は、抄造過程の加熱ドラム上で昇温された状態の水に溶
解される特性を有するものであって、電解液(有機溶
媒、あるいはそれを主体とするものである。)に溶解す
るものではない。特許文献1には、そのセパレータと組
み合わせて使用する電解液についての具体的記載はな
い。唯、インピーダンス測定用電解液について記載され
ているが、その電解液は、溶媒がエチレングリコールで
あり、溶質がアジピン酸アンモニウムであって([00
36])、上記バインダーとして機能する昇温(50〜
90℃)された水に対して易溶性のPVAを溶解するも
のではない。以上の記載のとおり、特許文献1には、本
件発明の基本的技術思想である、「電解液で可溶のバイ
ンダーで固着した繊維でセパレータを構成し、そのセパ
レータを電解液に組み入れたときに、その電解液でバイ
ンダーを溶解すること」は記載も示唆もされていない。
Patent Document 1 describes "a separator for an electrolytic capacitor, which is composed of a paper or a non-woven fabric in which a polyvinyl alcohol-based fiber having a low solubility is a main fiber and a polyvinyl alcohol-based fiber having a high solubility is bound as a binder. The main fiber has a monofilament fineness of 1 denier or less, and at least 10% by weight of the main fiber has a cross-section irregularly-shaped polyvinyl alcohol having a convex shape with 3 to 6 cross-sections. "Separator for electrolytic capacitor, characterized in that it is an alcohol-based fiber and the density of the separator is 0.25 g / cm 3 or less". Regarding the above-mentioned constitution and its function, "the point of the present invention is to use a PVA-based fiber having an irregular cross-section such as a Y-shaped cross-section as a main fiber constituting a separator and using a PVA binder as a binder. This is because the fibers are used, and even if the basis weight is greatly reduced, the entanglement effect of the fibers with the modified cross-section fibers and the adhesive effect with the homogenous binder are both increased. Although the details are unknown, we have obtained an extremely low density separator while maintaining the actual paper power, that is, a separator for electrolytic capacitors that has an unprecedented excellent effect of impedance reduction. Further, "hardly soluble in this specification" means that the electrolyte is impregnated during the manufacturing process of the paper and in the capacitor. It means that it is difficult to dissolve and does not need to maintain the form as a paper, which means that it is difficult to dissolve. ”“ In addition, an easily soluble binder fiber can be obtained without performing the acetalization treatment in the above manufacturing process. What is essential is that it can be dissolved in water at a moderately elevated temperature during the paper manufacturing process and can bond the main fibers, and such physical properties can be adjusted by adjusting the processing conditions in the stretching and heat treatment processes. Specifically, a fiber having a melting temperature in water of 50 to 90 ° C. ”is described.
As Example 1, 80 parts by weight of the main fiber A and 20 parts by weight of the binder fiber C were well dispersed in water, wet papermaking was carried out with a cylinder paper machine, and this wet paper was then introduced into a heating drum to form the binder fiber C. It is described that the main fibers A are melted by adhering to each other to form the separator of the present invention. That is, the separator described in Patent Document 1,
Basically, it is composed of main fibers including poorly soluble modified cross-section fibers and easily soluble binder fibers (PVA fibers), and the easily soluble binder fibers are added to water heated to 50 to 90 ° C during the papermaking process. It is in a molten state and serves to bond the main fibers. However, as described above, the PVA fiber has various properties such as solubility in water obtained by various conditions such as stretching and heat treatment in the manufacturing process, and thus the PVA fiber which is easily soluble therein is produced by the papermaking process. It has a characteristic of being dissolved in water in a state of being heated on the heating drum in the process, and is not dissolved in an electrolytic solution (organic solvent or mainly). Patent Document 1 does not specifically describe an electrolytic solution used in combination with the separator. Although only the electrolytic solution for impedance measurement is described, the electrolytic solution contains ethylene glycol as a solvent and ammonium adipate as a solute ([00
36]), the temperature rise (50-
It does not dissolve easily soluble PVA in water heated at 90 ° C. As described above, in Patent Document 1, the basic technical idea of the present invention is, "When a separator is constituted by fibers fixed with a binder soluble in an electrolytic solution and the separator is incorporated into the electrolytic solution. , Dissolving the binder in the electrolyte "is neither described nor suggested.

【0018】特許文献2には、「陽極箔と陰極箔との間
に電解紙を介在させて構成した電解コンデンサに係り、
特には低密度であると共に大幅に向上した引張強度を有
し、しかも繊維間空隙が遮蔽されることがない新規な電
解紙を用いることによって、インピーダンス特性に悪影
響を与えることなくショート不良率を改善するととも
に、生産性を向上させる」ことを目的とした、「陽極箔
と陰極箔との間に電解紙を介在してなる電解コンデンサ
において、抄紙後の電解紙に紙力増強剤の精製溶液を含
浸塗布したことを特徴とする電解コンデンサ」が記載さ
れ、その「紙力増強剤は澱粉,植物性ガム,半合成高分
子又は合成高分子から選択された1種又は複数のもの」
であること、具体的には、グァーガム等の植物性ガム
類,コーンスターチ等の澱粉類,ジアルデヒドデンプン
等の半合成高分子,ポリアクリルアミド樹脂等の合成高
分子が使用ことが記載されている。更に、この紙増強剤
の作用について「この含浸塗布された紙力増強剤の精製
溶液によって、紙層中の繊維相互の接触点に紙力増強剤
が効果的に定着し、繊維間の結合強度が増大すると共
に、繊維内部まで浸透するため、単繊維自体の強度をも
増大させることができる。従って、電解紙は繊維間空隙
を維持した状態で繊維の結合強度が高まる。しかも、従
来のように過度に叩解してミクロフィブリルを発生した
り、熱融着繊維等の造膜による繊維間隙の遮蔽がなく、
低密度で薄く、しかも大きな引張強度を有することがで
きる」と記載されている。電解液については、単に「所
定の電解液」を用いることが記載されているに過ぎな
い。以上のとおり、特許文献2には、紙増強剤として、
本件発明のバインダーとして挙げられている「ポリアク
リルアミド」が例示されてはいるが、そもそも電解液の
組成については何ら記載されておらず、紙増強剤の電解
液に対する溶解性について示唆するものはなく、先に示
した本件発明の基本的技術思想は記載も示唆もされてい
ない。
[0018] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-242242 describes "an electrolytic capacitor constructed by interposing electrolytic paper between an anode foil and a cathode foil,
In particular, by using a new electrolytic paper that has a low density and significantly improved tensile strength, and the interfiber voids are not shielded, the short circuit defective rate is improved without adversely affecting the impedance characteristics. In addition, in order to improve productivity, "in an electrolytic capacitor in which electrolytic paper is interposed between an anode foil and a cathode foil, a purified solution of a paper strength enhancer is applied to electrolytic paper after paper making. "Electrolytic capacitor characterized by being impregnated and coated", and "the paper-strengthening agent is one or more selected from starch, vegetable gum, semi-synthetic polymer or synthetic polymer"
Specifically, it is described that vegetable gums such as guar gum, starches such as corn starch, semi-synthetic polymers such as dialdehyde starch, and synthetic polymers such as polyacrylamide resin are used. Further, regarding the action of the paper strengthening agent, "The purified solution of the paper strength enhancing agent applied by impregnation effectively fixes the paper strength enhancing agent at the contact points of the fibers in the paper layer, and the bond strength between the fibers. In addition, the strength of the single fiber itself can be increased because it penetrates into the inside of the fiber, so that the electrolytic paper has a higher bonding strength of the fiber while maintaining the inter-fiber voids. There is no over-beating to generate microfibrils, and there is no shielding of fiber gaps by film formation of heat-sealed fibers,
It has a low density, is thin, and has a high tensile strength. " As for the electrolytic solution, it is merely described that the "predetermined electrolytic solution" is used. As described above, in Patent Document 2, as a paper reinforcing agent,
Although "polyacrylamide" mentioned as the binder of the present invention is exemplified, there is no description about the composition of the electrolytic solution in the first place, and there is no suggestion about the solubility of the paper enhancing agent in the electrolytic solution. The basic technical idea of the present invention shown above is neither described nor suggested.

【0019】特許文献3には、低密度紙で低インピーダ
ンスである、主体繊維がポリビニールアルコール系のバ
インダーで結合されているセパレータが記載され、その
ポリビニールアルコール(PVA)が親水性のポリマー
であることが記載されている。しかしながら、引用文献
3に記載されたPVAは、先に挙げた特許文献1に記載
されたものと同様な目的で使用するものであり、セパレ
ータを形成するためにセパレータ用繊維を抄紙する際
に、高温(60〜98℃)の水に溶解するPVAを使用
することが開示されているに過ぎない。特許文献1に
は、本件発明の基本的技術思想である、「電解液で可溶
のバインダーで固着した繊維でセパレータを構成し、そ
のセパレータを電解液に組み入れたときに、その電解液
でバインダーを溶解すること」は記載も示唆もされてい
ない。
[0019] Patent Document 3 describes a separator having low density paper and low impedance, in which main fibers are bound with a polyvinyl alcohol-based binder, and the polyvinyl alcohol (PVA) is a hydrophilic polymer. It is stated that there is. However, the PVA described in the cited document 3 is used for the same purpose as that described in the above-mentioned Patent Document 1, and when the separator fiber is made into paper to form the separator, Only the use of PVA which is soluble in water at high temperature (60-98 ° C) is disclosed. Patent Document 1 discloses a basic technical concept of the present invention, "a separator is composed of fibers fixed by a binder soluble in an electrolytic solution, and when the separator is incorporated into the electrolytic solution, the binder is formed by the electrolytic solution. Is not described or suggested.

【0020】特許文献4には、「溶媒、溶質および有機
物で表面修飾した無機酸化物コロイド粒子から成る電解
コンデンサ用電解液」が記載され、「溶媒がエチレング
リコールまたはγ−ブチロラクトンを主体とする有機溶
媒である」ことが記載されており、その際、「化成性の
向上などの目的で電解液に水を含有させることができ
る。この水の含有量は、好ましくは0.01〜30重量
%の範囲で」あることが記載されている。しかしなが
ら、引用文献4には、本件発明の基本的技術思想であ
る、「電解液で可溶のバインダーで固着した繊維でセパ
レータを構成し、そのセパレータを電解液に組み入れた
ときに、その電解液でバインダーを溶解すること」は記
載も示唆もされていない。
Patent Document 4 describes "an electrolytic solution for electrolytic capacitors comprising inorganic oxide colloidal particles surface-modified with a solvent, a solute and an organic substance", and "an organic solvent whose solvent is mainly ethylene glycol or γ-butyrolactone". "It is a solvent", and in that case, "the electrolytic solution may contain water for the purpose of improving the chemical conversion property. The content of this water is preferably 0.01 to 30% by weight. In the range of. However, in the cited document 4, which is a basic technical idea of the present invention, "a separator is composed of fibers fixed with a binder soluble in an electrolytic solution, and when the separator is incorporated into the electrolytic solution, the electrolytic solution is Dissolving the binder with "is neither described nor suggested.

【0021】[0021]

【特許文献1】特開平6−29155号公報[Patent Document 1] JP-A-6-29155

【特許文献2】特開平8−273984号公報[Patent Document 2] Japanese Patent Laid-Open No. 8-273984

【特許文献3】特開平6−163324号公報[Patent Document 3] JP-A-6-163324

【特許文献4】特開平10−241999号公報[Patent Document 4] Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-241999

【0022】[0022]

【発明が解決しようとする課題】本願発明の課題は、低
インピーダンスでかつ低温特性に優れた、寿命特性が良
好で、またショート不良率を改善するとともに、生産性
を向上させた電解コンデンサを提供することを目的とす
るものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electrolytic capacitor having low impedance, excellent low temperature characteristics, good life characteristics, improved short circuit defect rate and improved productivity. The purpose is to do.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するための、電解液及びその電解液中で可溶のバイ
ンダーで固着した繊維を含むセパレータ、を含む電解コ
ンデンサであって、電解液が電解質、及び水と有機溶媒
を含む電解質溶媒を含み、その電解質溶媒中の水濃度が
20重量%以上35.3重量未満である電解コンデンサ
である。又、本発明は、電解液及びその電解液中で可溶
のバインダーで固着した繊維を含むセパレータ、を含む
電解コンデンサであって、電解液が電解質、及び水と有
機溶媒を含む電解質溶媒を含み、その電解質溶媒中の水
濃度が20重量%以上35.3重量未満であり、電解液
の30℃における比抵抗が40Ω・cm以下である電解
コンデンサである。
The present invention is an electrolytic capacitor for achieving the above object, comprising an electrolytic solution and a separator containing fibers fixed with a binder soluble in the electrolytic solution, In the electrolytic capacitor, the electrolytic solution contains an electrolyte and an electrolytic solvent containing water and an organic solvent, and the water concentration in the electrolytic solvent is 20% by weight or more and less than 35.3% by weight. Further, the present invention is an electrolytic capacitor comprising an electrolytic solution and a separator containing fibers fixed with a binder soluble in the electrolytic solution, wherein the electrolytic solution contains an electrolyte and an electrolyte solvent containing water and an organic solvent. An electrolytic capacitor in which the water concentration in the electrolyte solvent is 20% by weight or more and less than 35.3% by weight, and the specific resistance of the electrolytic solution at 30 ° C. is 40 Ω · cm or less.

【0024】電極を構成するアルミニウムなどの金属箔
間に配置するセパレータを上記のごとく構成することに
より、製造過程においては、バインダーが繊維間を固着
し、十分な強度を保持することができるので、素子巻取
り工程での断紙の発生を防止し、巻取りの生産性を向上
させることができる。また、そのことを通じて、素子と
なった形態においても繊維の局在化、偏在化を阻止でき
るので、薄膜化を促進して低インピーダンス化を実現し
つつ、ショート不良率を少なくすることができる。
By constructing the separator disposed between the metal foils such as aluminum forming the electrodes as described above, the binder can fix the fibers to each other and maintain sufficient strength in the manufacturing process. It is possible to prevent paper breakage in the element winding process and improve the winding productivity. Further, as a result, it is possible to prevent localization and uneven distribution of fibers even in the form of an element, so that it is possible to promote thinning and realize low impedance, and at the same time, reduce the short circuit defect rate.

【0025】また、その機能に関して考察を試みると、
電極間へのセパレータの巻き取り・成形・素子の電解液
含浸、ケースへのパッケージングの過程で、強度維持な
どに有効に機能したバインダーは、パッケージング後
に、温度、時間、電解液成分とバインダーの組合せを調
製することにより定め得る時間後に、電解液の溶媒の作
用により、分子間が押し広げられ状態となる。 その状
態のバインダーポリマーは、セルロース繊維同士の結合
を弱め、空隙を増大させるものと考えられる。
Further, when considering the function,
The binder effectively functions to maintain strength during the process of winding the separator between the electrodes, molding, impregnating the device with the electrolyte, and packaging the case. After a period of time that can be determined by preparing the combination of, the intermolecular expansion is brought about by the action of the solvent of the electrolytic solution. It is considered that the binder polymer in that state weakens the bonds between the cellulose fibers and increases the voids.

【0026】また、本発明は、他の態様として電解液中
で可溶のバインダーで固着した繊維を含む、電解コンデ
ンサ用セパレータを含み、有機溶媒と水を含む電解液溶
媒の水濃度を20〜80重量%とすることも可能であ
る。高濃度の水を含む溶媒を用いた電解液の優れた特性
である比抵抗の低下を活用できると共に、前記のセパレ
ータの有する作用効果を合わせて奏することができる。
As another aspect, the present invention includes a separator for an electrolytic capacitor, which includes fibers fixed by a binder soluble in an electrolytic solution, and an electrolytic solution solvent containing an organic solvent and water having a water concentration of 20 to 20. It is also possible to set it to 80% by weight. It is possible to make use of the decrease in the specific resistance, which is an excellent characteristic of the electrolytic solution using a solvent containing a high concentration of water, and it is also possible to achieve the operational effects of the separator.

【0027】また、本発明は、上記各発明において、セ
パレータの密度(セパレータの成形時点で測定)が0.
5g/cm3 以下とするものである。即ち、セパレータ
密度が0.5g/cm3 以下であると、セルロース繊維
の密度は、1.5g/cm3であるので、セパレータの
空隙率{[1−(セパレータ密度/セルロース密度)]
×100%}は、67%以上となり、その増大された空
隙に電解液が十分含まれることになる。従って、前記構
成により、成形時に必要とする強度(1.1kg/15
mm以上)を維持しつつ、電解コンデンサ中におけるセ
パレータ密度を極力小さくして、インピーダンスを低く
するができる。
Further, in the invention, in each of the above inventions, the density of the separator (measured at the time of molding the separator) is 0.
The amount is 5 g / cm 3 or less. That is, when the separator density is 0.5 g / cm 3 or less, the density of the cellulose fibers is 1.5 g / cm 3 , so the porosity of the separator {[1- (separator density / cellulose density)].
X100%} is 67% or more, and the electrolyte solution is sufficiently contained in the increased voids. Therefore, with the above-mentioned structure, the strength required for molding (1.1 kg / 15
(mm or more), the separator density in the electrolytic capacitor can be minimized to lower the impedance.

【0028】更に、本発明は、前記各発明において、バ
インダーとして各種のイオン性及び非イオン性のバイン
ダーを用いるものであるが、その内特に、ポリビニルア
ルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸などの
水溶性ポリマーを用いるものが優れたコンデンサー特性
を有する。
Furthermore, the present invention uses various ionic and nonionic binders as binders in the above inventions, among which water-soluble polyvinyl alcohols, polyacrylamides, polyacrylic acids, etc. are particularly preferred. Those using a polymer have excellent capacitor characteristics.

【0029】更に、本発明は、前記各発明に係るセパレ
ータを含み、電解液の溶媒として有機溶媒と水を含み、
有機溶媒中の水濃度を全溶媒の20〜80重量%とし、
前記有機溶媒は、プロトン系及び非プロトン系溶媒の溶
媒の中から選択される1 種以上を含む、電解コンデンサ
である。
Further, the present invention includes the separator according to each of the above inventions, contains an organic solvent and water as a solvent of the electrolytic solution,
The water concentration in the organic solvent is 20 to 80% by weight of the total solvent,
The organic solvent is an electrolytic capacitor containing at least one selected from protic and aprotic solvents.

【0030】更に、本発明は、前記各発明に係るセパレ
ータを含み、電解液の溶媒として有機溶媒と水を含み、
有機溶媒中の水濃度を全溶媒の20〜80重量%とし、
前記有機溶媒は、プロトン系及び非プロトン系溶媒の溶
媒の中から選択される1 種以上を含み、電解液の電解質
として、カルボン酸またはその塩及び無機酸またはその
塩から選択される少なくとも1 種以上を含む、電解コン
デンサである。
Further, the present invention includes the separator according to each of the above inventions, contains an organic solvent and water as a solvent of the electrolytic solution,
The water concentration in the organic solvent is 20 to 80% by weight of the total solvent,
The organic solvent contains at least one kind selected from protic and aprotic solvents, and at least one kind selected from carboxylic acids or salts thereof and inorganic acids or salts thereof as an electrolyte of the electrolytic solution. It is an electrolytic capacitor including the above.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】本発明のセパレータは、繊維材料
として、木材クラフトパルプ、針葉樹木材パルプ、マニ
ラ麻パルプ、サイザル麻などのセルロース繊維を利用す
ることが好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The separator of the present invention preferably uses, as a fibrous material, cellulosic fibers such as wood kraft pulp, coniferous wood pulp, Manila hemp pulp and sisal hemp.

【0032】強度、低密度化などを考慮して、他の繊維
材料、ビニロンバインダー繊維、ポリエチレン繊維、ポ
リプロピレン繊維、ナイロン繊維等の熱可塑性繊維を混
ぜて抄紙した後、熱可塑性繊維を融着させ引張強度を増
大させる手段が知られており、また、天然植物繊維の他
にビスコースレーヨン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリ
イミド繊維、アラミド繊維等の合成繊維、ガラス繊維、
アルミナシリカ繊維等の無機繊維も配合して、低密度、
かつ、空隙率の高い紙を得ることが試みられているが、
先に従来技術の項で説明したとおり、合成繊維を混抄す
る場合各種の問題が生ずるので、多量用いることは得策
ではない。
In consideration of strength and density reduction, other fiber materials, thermoplastic fibers such as vinylon binder fiber, polyethylene fiber, polypropylene fiber, nylon fiber, etc. are mixed to form paper, and then the thermoplastic fibers are fused. Means for increasing the tensile strength are known, and in addition to natural plant fibers, viscose rayon fibers, polypropylene fibers, polyimide fibers, synthetic fibers such as aramid fibers, glass fibers,
Low density, including inorganic fibers such as alumina silica
Attempts have been made to obtain paper with a high porosity,
As described above in the section of the prior art, various problems occur when mixing synthetic fibers, so it is not a good idea to use a large amount.

【0033】上記のごとき問題が少なく、電解液の溶媒
成分である水と相性の良い天然植物繊維を一種以上用い
るのが最も好ましい。
It is most preferable to use one or more natural vegetable fibers which have few problems as described above and which are compatible with water which is a solvent component of the electrolytic solution.

【0034】電解紙は、従来の抄紙法により製造するこ
とができ、例えば、上記繊維材料を1つあるいは2つ以
上の円網バット部を有する円網抄紙機等の従来使用され
ている抄紙機により抄造する。
The electrolytic paper can be produced by a conventional papermaking method. For example, a conventionally used papermaking machine such as a cylinder papermaking machine having one or more cylinder net butt portions of the above fiber material. To make paper.

【0035】バインダーは、抄造の際予め繊維材料と共
に混ぜることもできるが、材料を余分に必要とし、乾燥
工程など工程を複雑にする点で好ましいとはいえない。
好ましくは、抄造後の電解紙を乾燥した後、バインダー
を含浸し、繊維を固着する。
The binder can be mixed with the fiber material in advance during the papermaking, but it is not preferable because it requires an extra material and complicates the process such as the drying process.
Preferably, the electrolytic paper after papermaking is dried and then impregnated with a binder to fix the fibers.

【0036】含浸量は、製造時の強度、製造後の電解コ
ンデンサの必要特性に応じて定めれば良いが、乾燥した
電解紙に対して、0.05重量%〜5.0重量%程度で
ある。電解紙の引っ張り強度が、1.1kg/15mm
以上となるのを一つの目安とする。電解紙の厚さは適宜
選択できるが、通常40〜60μm程度である。
The impregnated amount may be determined according to the strength at the time of manufacture and the required characteristics of the electrolytic capacitor after manufacture, but is about 0.05% by weight to 5.0% by weight with respect to the dried electrolytic paper. is there. The tensile strength of electrolytic paper is 1.1kg / 15mm
The above is one guideline. The thickness of the electrolytic paper can be appropriately selected, but is usually about 40 to 60 μm.

【0037】電解紙の密度は、0.5g/cm3 以下の
ものが望ましいが、0.20〜0.35g/cm3 、更
に0.20g/cm3 未満とすることも可能であり、低
インピーダンス化にとって望ましい。
The density of the electrolytic paper is 0.5 g / cm 3 or less of what is desired, 0.20~0.35g / cm 3, it is also possible further to less than 0.20 g / cm 3, low Desirable for impedanceization.

【0038】バインダーは、電解液の溶媒成分に可溶の
ものであれば使用できるが、特に、電解液の溶媒成分と
して、水と有機溶媒とを用いる場合で、水を20〜80
重量%、好適に、30〜80重量%、更に好適に35.
3〜80重量%、最も好適に、45〜80重量%含有す
る場合には、各種でんぷん、カルボキシメチルセルロー
ズ、各種ガムなどを用いることもできるが、強度、保持
安定性、形状保持性、取り扱いやすさ、また電解液中で
の繊維形態の維持性、低インピーダンス特性の確保から
みて、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポ
リアクリル酸等の水溶性ポリマーが優れている。バイン
ダーの使用量は、その種類によって異なるがセパレータ
ー100重量に対して、0.1〜10重量部、好適に
は、0.5〜5重量部程度とする。
The binder can be used as long as it is soluble in the solvent component of the electrolytic solution. Particularly, when water and an organic solvent are used as the solvent component of the electrolytic solution, water is 20 to 80.
%, Preferably 30-80% by weight, more preferably 35.
In the case of containing 3 to 80% by weight, and most preferably 45 to 80% by weight, various starches, carboxymethyl cellulose, various gums and the like can be used, but strength, retention stability, shape retention and easy handling From the viewpoint of maintaining the fiber form in the electrolytic solution and ensuring low impedance characteristics, water-soluble polymers such as polyvinyl alcohol, polyacrylamide and polyacrylic acid are excellent. The amount of the binder used varies depending on the type, but is 0.1 to 10 parts by weight, preferably 0.5 to 5 parts by weight, relative to 100 parts by weight of the separator.

【0039】バインダーで固着された電解紙(隔離紙)
は、従来の方法により、高純度アルミニウム箔をエッチ
ングし、その表面を陽極酸化した陽極箔と、これに対向
するエッチングされたアルミニウム陰極箔との間に介在
させて巻き取った後、その素子に電解液を含浸し、この
素子をアルミニウムケースに収容して弾性封口体で密封
して、電解コンデンサとする。
Electrolytic paper (isolation paper) fixed with a binder
Is a conventional method, in which a high-purity aluminum foil is etched, the surface of which is anodized and an anode foil and an aluminum foil which is opposite to the foil are interposed and wound up, and then the element is wound. The electrolytic solution is impregnated, and this element is housed in an aluminum case and sealed with an elastic sealing body to obtain an electrolytic capacitor.

【0040】含浸させる電解液は、本件発明における他
の特徴でもある。
The electrolytic solution to be impregnated is another feature of the present invention.

【0041】従来の電解液は、エチレングリコールを主
溶媒として、これに水(1重量%〜30重量%)を加え、
さらに電解質としてアジピン酸、安息香酸等のカルボン
酸アンモニウムを溶解したものが多い。
The conventional electrolytic solution has ethylene glycol as a main solvent, to which water (1% by weight to 30% by weight) is added,
Further, many electrolytes have dissolved ammonium carboxylates such as adipic acid and benzoic acid.

【0042】発明の実施の態様で既述したとおり、この
電解質としてカルボン酸アンモニウムを用いたものにあ
ってもその比抵抗は80Ωcm程度まで低下させるのが限
度であった。
As already described in the embodiments of the invention, even in the case where ammonium carboxylate is used as the electrolyte, the specific resistance is limited to about 80 Ωcm.

【0043】しかしながら、電解液の溶媒として有機溶
媒と水を含み、有機溶媒中の水濃度を全溶媒の20〜8
0重量%とし、前記有機溶媒は、プロトン系及び非プロ
トン系溶媒の溶媒の中から選択される1 種以上を含み、
しかも前記本発明に係る各セパレータを含む構成の、あ
るいは、電解液の溶媒として有機溶媒と水を含み、有機
溶媒中の水濃度を全溶媒の20〜80重量%とし、前記
有機溶媒は、プロトン系及び非プロトン系溶媒の溶媒の
中から選択される1 種以上を含み、電解液の電解質とし
て、カルボン酸またはその塩及び無機酸またはその塩か
ら選択される少なくとも1 種以上を含む構成の、電解コ
ンデンサを得ることで、低インピーダンスでかつ低温特
性に優れ、寿命特性が良好の電解コンデンサが得られ
る。
However, the solvent of the electrolytic solution contains an organic solvent and water, and the concentration of water in the organic solvent is 20 to 8% of the total solvent.
0% by weight, the organic solvent contains at least one selected from the group consisting of protic and aprotic solvents,
Moreover, in a configuration including each separator according to the present invention, or containing an organic solvent and water as a solvent of the electrolytic solution, the water concentration in the organic solvent is 20 to 80 wt% of the total solvent, the organic solvent is a proton A solvent containing at least one selected from the group consisting of aprotic and aprotic solvents, and containing at least one selected from a carboxylic acid or a salt thereof and an inorganic acid or a salt thereof as the electrolyte of the electrolytic solution, By obtaining the electrolytic capacitor, it is possible to obtain an electrolytic capacitor having low impedance, excellent low temperature characteristics, and good life characteristics.

【0044】有機溶媒としては、プロトン系溶媒と非プ
ロトン系溶媒を使用することができる。代表的なプロト
ン系溶媒の例としては、アルコール化合物を挙げること
ができる。
As the organic solvent, a protic solvent and an aprotic solvent can be used. An alcohol compound can be given as an example of a typical proton-based solvent.

【0045】アルコール化合物の具体的な例として、エ
チルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコー
ル等の一価アルコール、エチレングリコール、ジエチレ
ングリコール、トリエチレングリコール、プロピレング
リコール等の二価アルコール(グリコール)、グリセリ
ン等の三価アルコールを挙げることができる。
Specific examples of the alcohol compound include monohydric alcohols such as ethyl alcohol, propyl alcohol and butyl alcohol, dihydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol and propylene glycol, and triglycerides such as glycerin. Mention may be made of polyhydric alcohols.

【0046】非プロトン系溶媒の例には、γ−ブチロラ
クトンに代表されるラクトン化合物の如き分子内分極化
合物が含まれる。有機溶媒は、プロトン系溶媒と非プロ
トン系溶媒の中から選択される1種以上を使用すること
ができる。複数種のプロトン系溶媒を使用してもよく、
複数種の非プロトン系溶媒を使用してもよく、プロトン
系溶媒と非プロトン系溶媒の混合系を使用してもよい。
Examples of the aprotic solvent include intramolecularly polarized compounds such as lactone compounds represented by γ-butyrolactone. As the organic solvent, one or more selected from a protic solvent and an aprotic solvent can be used. You may use plural kinds of protonic solvents,
A plurality of kinds of aprotic solvents may be used, or a mixed system of a protic solvent and an aprotic solvent may be used.

【0047】このように、本発明の電解液における溶媒
は有機溶媒と水との混合物である。本発明においては、
このような混合溶媒を使用することで、溶媒の凝固点を
低下させ、それにより低温での電解液のインピーダンス
特性を改善して、低温と常温でのインピーダンス比が小
さいことで示される良好な低温特性を実現することがで
きる。電解液中の水の含有量は20〜80重量%が好適
であり、残部が有機溶媒である。水の含有量が20重量
%より少ない場合にも、80重量%を超える場合にも、
電解液の凝固点降下の度合いは不十分となり、電解コン
デンサの良好な低温特性を得るのが困難になる。溶媒に
おいてより好適な水の量は、30〜80重量%であり、
より好適な水の量は35.3〜80重量%、最も好まし
いのは、45〜80重量%である。
As described above, the solvent in the electrolytic solution of the present invention is a mixture of an organic solvent and water. In the present invention,
By using such a mixed solvent, the freezing point of the solvent is lowered, thereby improving the impedance characteristics of the electrolytic solution at low temperature, and the good low-temperature characteristics shown by the low impedance ratio at low temperature and room temperature. Can be realized. The content of water in the electrolytic solution is preferably 20 to 80% by weight, and the balance is an organic solvent. Whether the water content is less than 20% by weight or more than 80% by weight,
The degree of depression of the freezing point of the electrolytic solution becomes insufficient, and it becomes difficult to obtain good low-temperature characteristics of the electrolytic capacitor. A more preferable amount of water in the solvent is 30 to 80% by weight,
A more preferable amount of water is 35.3 to 80% by weight, and the most preferable amount is 45 to 80% by weight.

【0048】電解液における電解質としては、カルボン
酸、カルボン酸の塩、無機酸及び無機酸の塩のうちから
選択される1種以上を使用することができる。カルボン
酸として使用できるものには、蟻酸、酢酸、プロピオン
酸、酪酸、p−ニトロ安息香酸、サリチル酸及び安息香
酸に代表されるモノカルボン酸や、マロン酸、コハク
酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸、
フタル酸及びアゼライン酸に代表されるジカルボン酸が
含まれ、例えばクエン酸、オキシ酪酸のようにOH基等
の官能基を持ったカルボン酸なども使用可能である。
As the electrolyte in the electrolytic solution, one or more selected from carboxylic acids, salts of carboxylic acids, inorganic acids and salts of inorganic acids can be used. Examples of the carboxylic acid that can be used include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, p-nitrobenzoic acid, salicylic acid and monocarboxylic acids typified by benzoic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid and fumaric acid. Acid, maleic acid,
Dicarboxylic acids represented by phthalic acid and azelaic acid are included, and carboxylic acids having a functional group such as an OH group such as citric acid and oxybutyric acid can also be used.

【0049】無機酸として使用できるものには、リン
酸、亜リン酸、次亜リン酸、ホウ酸、スルファミン酸等
が含まれる。カルボン酸又は無機酸の塩としては、アン
モニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩の他に、アミン
塩、アルキルアンモニウム塩等を使用することができ、
これらのうちアンモニウム塩を用いるのがより好まし
い。また、電解質として無機酸又はその塩を使用する
と、電解液の凝固点降下が期待でき、そのため電解液の
低温特性の更なる向上に寄与するものと考えられる。
Examples of usable inorganic acids include phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, boric acid, sulfamic acid and the like. As salts of carboxylic acids or inorganic acids, in addition to ammonium salts, sodium salts, potassium salts, amine salts, alkyl ammonium salts, etc. can be used.
Of these, it is more preferable to use the ammonium salt. Moreover, when an inorganic acid or a salt thereof is used as the electrolyte, it is expected that the freezing point of the electrolytic solution will be lowered, and therefore it is considered that this will contribute to further improvement of the low temperature characteristics of the electrolytic solution.

【0050】本発明の電解液において使用する電解質の
量は、電解液に要求される特性、使用する溶媒の種類、
使用する電解質の種類等の条件に応じて、適宜決定すれ
ばよい。
The amount of electrolyte used in the electrolytic solution of the present invention depends on the characteristics required for the electrolytic solution, the type of solvent used,
It may be appropriately determined according to conditions such as the type of electrolyte used.

【0051】また添加剤として、グルコン酸、グルコン
酸のラクトン、キレート化剤、2−ヒドロキシベンジル
アルコール、L-グルタミン酸二酢酸またはその塩、ニト
ロ化合物、糖類などから一種または二種以上選択して使
用することができる。これらの添加剤の添加量は、各添
加剤の組み合わせ、電解液組成に応じて、最適の添加量
とする。この時の添加量は添加物質の特性によって決定
されるので、電解液の数重量%程度以下の場合や、また
1重量%以下の場合がある。これらの添加剤を組合せる
ことにより、高温下での電極との反応回避、低温化での
比抵抗の低下、コンデンサ寿命の改善などを図ることが
できる。
As the additive, one or more selected from gluconic acid, lactone of gluconic acid, chelating agent, 2-hydroxybenzyl alcohol, L-glutamic acid diacetic acid or a salt thereof, nitro compound, sugar and the like are used. can do. The addition amount of these additives is an optimum addition amount depending on the combination of the additives and the composition of the electrolytic solution. Since the amount of addition at this time is determined by the characteristics of the added substance, it may be about several wt% or less of the electrolytic solution or 1 wt% or less. By combining these additives, it is possible to avoid reaction with the electrode at high temperature, reduce specific resistance at low temperature, and improve capacitor life.

【0052】例えば、グルコン酸又はグルコン酸のラク
トンを加えると、電解溶液中の溶媒における水の使用量
が溶媒中30重量%以上としても、高温下での電解液と
電極との反応に基づくガスの発生を回避でき、比抵抗の
低下も図ることができる。また、キレート化合物の添加
により、電極箔の水和反応の抑制による長寿命化を図る
ことができる。 その他、2−ヒドロキシベンジルアル
コール、L-グルタミン酸二酢酸またはその塩、ニトロ化
合物、糖類を加えることで、同種の効果を奏することが
できる。これらの複数の成分を組合せて添加することに
より、電解コンデンサの特性改善における相乗効果も達
成できる。
For example, when gluconic acid or a lactone of gluconic acid is added, even if the amount of water used in the solvent in the electrolytic solution is 30% by weight or more in the solvent, a gas based on the reaction between the electrolytic solution and the electrode at high temperature Can be avoided, and the specific resistance can be reduced. Further, by adding the chelate compound, it is possible to prolong the service life by suppressing the hydration reaction of the electrode foil. In addition, by adding 2-hydroxybenzyl alcohol, L-glutamic acid diacetic acid or a salt thereof, a nitro compound, and a saccharide, the same effect can be obtained. By adding these plural components in combination, a synergistic effect in improving the characteristics of the electrolytic capacitor can be achieved.

【0053】前記ニトロ化合物として、ニトロフェノー
ル、ニトロ安息香酸、ニトロアセトフェノン及びニトロ
アニソールからなる群から選択される少なくとも1種の
ニトロ化合物などが例示できる。
Examples of the nitro compound include at least one nitro compound selected from the group consisting of nitrophenol, nitrobenzoic acid, nitroacetophenone and nitroanisole.

【0054】前記キレート化合物として、エチレンジア
ミン四酢酸(EDTA)、トランス−1,2−ジアミノ
シクロヘキサン−N,N,N’,N’−四酢酸一水和物
(CyDTA)、ジヒドロキシエチルグリシン(DHE
G)、エチレンジアミンテトラキス(メチレンホスホン
酸)(EDTPO)、ジエチレントリアミン−N,N,
N’,N”,N”−五酢酸(DTPA)、ジアミノプロ
パノール四酢酸(DPTA−OH)、エチレンジアミン
二酢酸(EDDA)、エチレンジアミン−N,N’−ビ
ス(メチレンホスホン酸)1/2水和物(EDDP
O)、グリコールエーテルジアミン四酢酸(GEDT
A)等が例示できる。
As the chelate compound, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), trans-1,2-diaminocyclohexane-N, N, N ', N'-tetraacetic acid monohydrate (CyDTA), dihydroxyethylglycine (DHE).
G), ethylenediaminetetrakis (methylenephosphonic acid) (EDTPO), diethylenetriamine-N, N,
N ', N ", N" -pentaacetic acid (DTPA), diaminopropanoltetraacetic acid (DPTA-OH), ethylenediaminediacetic acid (EDDA), ethylenediamine-N, N'-bis (methylenephosphonic acid) 1/2 hydrate Thing (EDDP
O), glycol ether diamine tetraacetic acid (GEDT
A) etc. can be illustrated.

【0055】前記糖類として、グルコース、フルクトー
ス、キシロース、ガラクトース等が例示できる。
Examples of the sugars include glucose, fructose, xylose, galactose and the like.

【0056】また、これらの添加剤のほかにも、アルミ
ニウム電解コンデンサあるいはその他の電解コンデンサ
の分野で常用の添加剤をさらに添加してもよい。
Besides these additives, additives conventionally used in the field of aluminum electrolytic capacitors or other electrolytic capacitors may be further added.

【0057】[0057]

【実施例】(実施例1〜4及び比較例1、2)以下に本
発明の実施例について説明する。エチレングリコール4
5重量%、水40重量%、アジピン酸アンモニウム1
4.4重量%、エチレンジアミン四酢酸0.5重量%、
D−グルコン酸−δ−ラクトン0.1重量%を電解液と
する点、及びセパレータ(電解紙)をセルロース系繊維
で構成する点は、実施例及び比較例とも共通として、一
方、電解液の溶媒で溶解するバインダーを用いない従来
のセルロース系セパレータ(従来例1と2では、単に密
度のみを変えた。)と、表に示したバインダー(バイン
ダ使用量は、各実施例とも、セパレータ100重量部に
対して2重量部)を用いた本願発明のセルロース系セパ
レータ(実施例1及び2と、実施例3及び4では密度を
変えた。 )を用いて、コンデンサの初期特性を対比し
た。また、製作した電解コンデンサについての低温(−
40℃)でのインピーダンスと常温(20℃)でのイン
ピーダンスとの比として表されるインピーダンス比(|
Z|比)を、120Hzと100kHzで測定した。イ
ンピーダンス及びE.S.R、(等価直列抵抗)は、測
定温度25℃の値である。測定結果は表1に示す。
EXAMPLES (Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2) Examples of the present invention will be described below. Ethylene glycol 4
5% by weight, 40% by weight of water, ammonium adipate 1
4.4 wt%, ethylenediaminetetraacetic acid 0.5 wt%,
The point that 0.1% by weight of D-gluconic acid-δ-lactone is used as the electrolytic solution and the point that the separator (electrolytic paper) is composed of cellulosic fibers are common to the examples and comparative examples. A conventional cellulosic separator that does not use a binder that dissolves in a solvent (only the density is changed in Conventional Examples 1 and 2) and the binder shown in the table (the amount of the binder used is 100% by weight of each separator). The initial characteristics of the capacitors were compared by using the cellulosic separator of the present invention (2 parts by weight based on 1 part by weight) (the density was changed between Examples 1 and 2 and Examples 3 and 4). In addition, the low temperature (-
Impedance ratio expressed as the ratio of the impedance at 40 ° C to the impedance at room temperature (20 ° C) (|
Z | ratio) was measured at 120 Hz and 100 kHz. Impedance and E.I. S. R and (equivalent series resistance) are values at a measurement temperature of 25 ° C. The measurement results are shown in Table 1.

【0058】[0058]

【表1】 [Table 1]

【0059】表1の比較例1と実施例1、2の間、およ
び比較例2と実施例3、4の間においては、セパレータ
密度に差は認められず、また、初期のコンデンサ容量に
おいて殆ど差が認められない。
No difference in separator density was observed between Comparative Example 1 and Examples 1 and 2 in Table 1 and between Comparative Example 2 and Examples 3 and 4, and almost no difference was found in the initial capacitor capacity. There is no difference.

【0060】しかしながら、tanδに関して、同じ密
度のもので対比すると、実施例のものが比較例のものに
比べて小さく、インピーダンス特性において優れてい
る。実施例1、2のセパレータは、比較例2のセパレー
タより密度が大きいにも拘らず、初期のtanδ、イン
ピーダンス、及びE.S.R.の値が小さい。製作過程
での強度維持が十分できる上、実装後の特性においても
優れたものを得ること、即ち寿命特性が良いものを得る
ことができることを示しているといえる。
However, when tan δ is compared with those of the same density, the example is smaller than the comparative example and is excellent in impedance characteristics. Although the separators of Examples 1 and 2 have a higher density than the separator of Comparative Example 2, the initial tan δ, impedance, and E.V. S. R. Is small. It can be said that this shows that the strength can be sufficiently maintained in the manufacturing process, and that the characteristics after mounting can be excellent, that is, the characteristics with a long life can be obtained.

【0061】この中でも、実施例3及び4のバインダと
して、ポリビニルアルコール及びポリアクリルアミドを
用いたものが、セパレータ密度が小さく、初期インピー
ダンス及びE.S.R.の値が極めて小さいく、コンデ
ンサの初期特性に優れていることを示している。初期の
漏れ電流に各比較例及び実施例に実質的な差はない。
Among them, those using polyvinyl alcohol and polyacrylamide as the binders of Examples 3 and 4 had a small separator density and had a low initial impedance and E.I. S. R. The value of is extremely small, indicating that the initial characteristics of the capacitor are excellent. There is no substantial difference in the initial leakage current between the comparative examples and the examples.

【0062】また、本発明の電解液を使用したコンデン
サにあっては、Z比が小さいことが分かり、特に100
kHzの高周波数でのZ比が比較例のものに比べて小さ
く抑えられていることが分かる。このことは、本発明の
電解液を用いた電解コンデンサが広い周波数にわたり良
好な低温特性を発揮することを示している。
Further, in the capacitor using the electrolytic solution of the present invention, it was found that the Z ratio was small, and particularly 100
It can be seen that the Z ratio at a high frequency of kHz is suppressed smaller than that of the comparative example. This indicates that the electrolytic capacitor using the electrolytic solution of the present invention exhibits good low temperature characteristics over a wide frequency range.

【0063】本発明のセパレータと組合せて特に優れた
電解コンデンサ特性を発揮する電解液組成を下記表2に
組成例として、従来例と共に例示する。
The composition of the electrolytic solution which exhibits particularly excellent electrolytic capacitor characteristics in combination with the separator of the present invention is shown in Table 2 below as a composition example together with a conventional example.

【0064】[0064]

【表2】 [Table 2]

【表3】 [Table 3]

【0065】本発明に関して好ましい組成例として、有
機溶媒と多量の水を組み合わせた溶媒、並びに、カルボ
ン酸又はその塩及び無機酸及びその塩からなる群から選
択される少なくとも一種以上の電解質を電解液基本成分
として、それに優れた添加添加効果を得られる添加剤成
分を種々組み合わせた事例を挙げた。組成例1及び2
は、添加剤としてグルコノラクトンとキレート化合物を
組み合わせた例(この組合せの場合、通常は電解液中
0.01〜3重量%が好ましい。)、組成例3及び4
は、グルコノラクトンと糖類を組合せた例(この組合せ
の場合、通常は電解液中0.01〜5重量%が好まし
い。)、組成例5及び6は、それぞれグルコノラクトン
とグルタミン酸2酢酸とを組合せた例及びグルコノラク
トンとヒドロキシベンジルアルコールとを組合せた例
(これらの組合せの場合、通常は電解液中0.01〜5
重量%が好ましい。)、組成例7及び8は、グルコノラ
クトンとニトロ化合物を組合せた例(この組合せの場
合、通常は電解液中0.01〜3重量%が好ましい。)
である。
As a preferable composition example in the present invention, a solvent obtained by combining an organic solvent and a large amount of water, and at least one or more electrolytes selected from the group consisting of a carboxylic acid or a salt thereof and an inorganic acid and a salt thereof are used as an electrolytic solution. As examples of basic components, examples were given in which various additive components capable of obtaining excellent additive addition effects were combined. Composition examples 1 and 2
Is an example of a combination of gluconolactone and a chelate compound as an additive (in the case of this combination, 0.01 to 3% by weight in the electrolytic solution is usually preferable), and Composition Examples 3 and 4.
Is an example of a combination of gluconolactone and a saccharide (in this combination, 0.01 to 5% by weight is usually preferable in the electrolytic solution), and Composition Examples 5 and 6 are gluconolactone and glutamic acid diacetic acid, respectively. And a combination of gluconolactone and hydroxybenzyl alcohol (in the case of these combinations, it is usually 0.01 to 5 in the electrolytic solution).
Weight percent is preferred. ), And Composition Examples 7 and 8 are examples in which gluconolactone and a nitro compound are combined (in the case of this combination, 0.01 to 3% by weight is usually preferable in the electrolytic solution).
Is.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上のように本発明に係るセパレータと
特定の電解液で構成した電解コンデンサにより、低イン
ピーダンスでかつ低温特性に優れ寿命特性が良好の電解
コンデンサを得ることができる。
As described above, the electrolytic capacitor constituted by the separator according to the present invention and the specific electrolytic solution makes it possible to obtain an electrolytic capacitor having low impedance, excellent low temperature characteristics and excellent life characteristics.

【0067】以上本発明につき好適な実施例を挙げて種
々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるもので
はなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を
施し得るのは勿論のことである。
Although the present invention has been variously described with reference to the preferred embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and many modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Of course.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電解液及びその電解液中で可溶のバイン
ダーで固着した繊維を含むセパレータ、を含む電解コン
デンサであって、電解液が電解質、及び水と有機溶媒を
含む電解質溶媒を含み、その電解質溶媒中の水濃度が2
0重量%以上35.3重量未満である電解コンデンサ。
1. An electrolytic capacitor comprising an electrolytic solution and a separator containing fibers fixed with a binder soluble in the electrolytic solution, wherein the electrolytic solution contains an electrolyte and an electrolyte solvent containing water and an organic solvent. The concentration of water in the electrolyte solvent is 2
An electrolytic capacitor containing 0% by weight or more and less than 35.3% by weight.
【請求項2】 電解液及びその電解液中で可溶のバイン
ダーで固着した繊維を含むセパレータ、を含む電解コン
デンサであって、電解液が電解質、及び水と有機溶媒を
含む電解質溶媒を含み、その電解質溶媒中の水濃度が2
0重量%以上35.3重量未満であり、電解液の30℃
における比抵抗が40Ω・cm以下である電解コンデン
サ。
2. An electrolytic capacitor comprising an electrolytic solution and a separator containing fibers fixed with a binder soluble in the electrolytic solution, the electrolytic solution containing an electrolyte and an electrolytic solvent containing water and an organic solvent. The concentration of water in the electrolyte solvent is 2
0% by weight or more and less than 35.3% by weight of the electrolyte solution at 30 ° C.
An electrolytic capacitor having a specific resistance of 40 Ω · cm or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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